2021-4-9 | 生态修复论文
作者：刘文飞 樊后保 黄荣珍 李凤 肖龙 单位：南昌工程学院生态与环境科学研究所 江西农业大学园林与艺术学院 泰和县水土保持站
红壤是江西分布最广、面积最大的地带性土壤，但由于长期不合理的经营和人类的干扰，红壤区成为江西省主要的水土流失区之一［１，２］。大量的研究表明，通过森林植被恢复与重建恢复土壤是改善该区域生态环境的关键［３－５］。井冈山水土保持科技示范园（水利部第一批水土保持科技示范园）在建站之初水土流失面积为土地总面积的８０％，经过２７年的积极治理，其间采取了多种富有开拓性的措施，已取得良好的综合治理效果，本课题组已先后对不同修复措施的固碳效益和群落多样性及稳定性进行了报道［６，７］。本文之所以选择凋落物作为研究对象，是因为凋落物是森林生态系统重要的组成部分，在维持土壤肥力、有机质的形成、保证植物再生长养分的可利用性等方面中起着重要作用，同时对森林生态系统的碳吸存具有重要的科学意义［８，９］，然而有关不同生态修复措施与凋落物相互关系的研究鲜有报道。因此，本研究旨在为严重红壤侵蚀区综合治理效益的评价提供基础数据，也为该区域开展生态修复研究提供理论指导。
１研究区域概况
试验地位于江西省泰和县老虎山小流域内，位于东经１１４°５２′－１１４°５４′，北纬２６°５０′－２６°５１′，属平原面丘陵区，海拔在８０～２００ｍ之间，属中亚热带季风气候，多年平均降雨量为１３６３ｍｍ。无霜期２８８ｄ，平均气温为１８．６℃。土壤为第四纪红色粘土发育而成的红壤，厚度一般为３～４０ｍ，试验地属强度侵蚀退化红壤。
２研究方法
２．１试验设计
１９８３年在试验地（Ａ层土壤全部剥蚀，Ｂ层出露，地表无任何草灌，本底条件相似）种植马尾松，选取４种修复模式：模式１，马尾松（ＰｉｎｕｓｍａｓｓｏｎｉａｎａＬａｍｂ．）林分（无任何抚育管理措施，人为干扰强）；模式２，种草竹节沟马尾松林分（带状种草且开挖水平竹节沟）；模式３，竹节沟马尾松林分（开挖水平竹节沟）；模式４，封育马尾松林分。试验样地基本情况见参考文献［７］。
２．２凋落物收集方法
２００９年１月份开始，在各样地内随机设置１０个１ｍ×１ｍ的凋落物收集器，定期（每月底）收集落在收集器上的凋落物，装入塑料袋带回实验室，区分落叶、落枝、树皮、落果（花、果实、种子等）及其他碎屑物（包括昆虫残体与粪便及鸟类粪便等）等组分，并把凋落物各组分在８０℃恒温条件下烘干４８ｈ后称重。
２．３样品分析
采用硝酸消煮法制取凋落物各组分待测液，钼锑抗法测定Ｐ；Ａｇｌｉｅｎｔ公司７７００型电感耦合等离子质谱仪（ＩＣＰ－ＭＳ）测定样品Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ含量；全Ｎ用凯氏定氮仪测定。
２．４统计分析
利用ＤＰＳ软件进行统计分析，然后以ＬＳＤ多重检验法检验不同处理间的差异显著性。
３结果与分析
３．１不同修复措施凋落物的组成
从表１可知，不同修复措施的年凋落物总量分别为３２６７．３０，３５３０．５８，３９３７．６７，４９９７．８８ｋｇ／ｈｍ２，可见不同的生态修复措施其凋落物量也有所不同，封禁处理对于提高林分凋落物量作用明显，落物总量与其余处理差异达到显著水平（Ｐ＜０．０５）。在凋落物的组成中（表１），落叶占总凋落量的绝大部分（７６．１３％～８２．３０％），其次分别为落果（７．０１％～１２．４８％）、碎屑（４．２２％～５．１４％）、树皮（２．６０％～６．４８％）和落枝（１．７８％～５．９０％）。
３．２凋落物量的季节动态
由图１可知，所研究的４种不同修复措施马尾松林凋落物呈现明显的季节动态，全年凋落物量呈现“单峰”型，均在８月份凋落物量达到最高，分别占全年总凋落物量的３５．８５％，２０．７１％，２９．３９％和２０．２７％。各组分中，叶的年凋落物量与凋落总量的变化趋势比较吻合，证明叶凋落物量在一定程度上主导着马尾林的凋落总量。果、枝、皮和碎屑物月变幅相对较小，没有表现出明显的季节动态。
３．３不同修复措施林分凋落物的养分归还
３．３．１凋落物的养分平均含量
各林分凋落物中养分平均含量列于表２。由于群落类型较多，而且同一林分中，凋落物的组成复杂，所以养分元素含量的规律性不甚明显，但表现出一定的变化趋势。各组分中元素平均含量顺序为：Ｎ＞Ｋ＞Ｃａ＞Ｍｇ＞Ｐ，其含量范围分别为３．０３～１１．１１ｇ／ｋｇ、１．６２～２．２４ｇ／ｋｇ、１．１８～１．７５ｇ／ｋｇ、０．１６～０．２９ｇ／ｋｇ和０．１１～０．２４ｇ／ｋｇ。Ｎ、Ｐ、Ｋ元素在修竹节沟马尾林分中平均含量最高，Ｃａ元素在干扰马尾松林分中含量最高，Ｍｇ元素在修沟种草马尾松林分平均含量最高。在不同修复措施马尾松林凋落物各组分中，碎屑物有较高的养分含量，这可能是因为碎屑物中中含有昆虫残体与粪便，以及鸟类粪便等物质的原因。综合来看，凋落叶的养分含量则普遍高于落枝、落果、落皮和碎屑的养分含量。
３．３．２凋落物养分归还的月动态
由图２可知，各养分元素归还的月动态与凋落物量动态比较类似，归还量在８月份达到最高，分别占Ｎ全年养分归还总量的３９．０７％，２０．４３％，３１．９７％和２２．４５％，占Ｐ全年养分归还总量的３６．７１％，２０．５７％，３０．３３％和２８．１７％，占Ｋ全年养分归还总量的３３．２８％，１９．３４％，２５．４９％和１９．２２％，占Ｃａ全年养分归还总量的２９．２３％，１６．５１％，２４．８１％和１８．６２％，占Ｍｇ全年养分归还总量的３２．４１％，１８．３０％，２５．７０％和１８．９０％。
３．３．３凋落物养分元素的归还量
在已知凋落物及其养分含量的前提下，就可以计算凋落物的养分通量（归还量）。由表３可知，不同修复措施林分凋落物中各养分元素的年通量表现为：Ｎ＞Ｋ＞Ｃａ＞Ｍｇ＞Ｐ。其中Ｎ元素的年通量变化为２３．３３～４７．６０ｋｇ／ｈｍ２，Ｋ为５．４０～８．６２ｋｇ／ｈｍ２，Ｃａ为４．０２～６．３３ｋｇ／ｈｍ２，Ｍｇ为０．５８～０．８９ｋｇ／ｈｍ２，Ｐ为０．５０～０．９６ｋｇ／ｈｍ２。对比不同修复措施养分归还量，以封禁措施最高，修竹节沟次之，接下来为修沟种草，最小为马尾松林，说明封禁措施更有利于地力的维持。